꿈의 소재 그래핀, 구리 전선 대체하나…韓 연구진, 출력·초경량 전선 구현

한국 연구진이 탁월한 전기적 특성으로 '꿈의 신소재'라고 불리는 2차원 나노 소재 '그래핀'을 이용해 가벼우면서도 튼튼한 새로운 개념의 케이블을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 배수강 전북분원 박사팀(양자응용복합소재연구센터)과 홍병희 서울대 교수팀(자연과학대학 화학부 및 차세대융합기술연구원), 서울대 창업 벤처 기업 그래핀스퀘어가 공동 연구를 통해 초고강도·고성능 전선을 제조할 수 있는 원천기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 화학 증기 증착법(CVD)을 활용해 그래핀 섬유를 먼저 합성한 후 이를 전기분해 원리를 이용해 그래핀 섬유 표면에 얇은 구리 막을 입히는 방법으로 전선 형태의 그래핀-구리금속 복합구조체를 만들었다. 

▲그래핀 섬유 및 그래핀-구리금속 복합구조체 전선 제조 모식도. / 한국과학기술연구원 제공

  

 

이 복합구조체로 만든 전선은 기존 구리전선 대비 기계적 강도가 2배 이상 높고, 최대 허용 전류량도 10배 이상 높아 고효율 전력 전송선뿐 아니라 차량용 배선, 고성능 전기 모터의 고성능화 및 경량화에 활용 가능하다는 게 연구팀 설명이다.

연구팀은 그래핀-구리금속 복합 전선이 기계적 특성과 전기적 특성을 모두 획기적으로 개선한 새로운 개념의 케이블 전선 기술로 향후 항공우주 및 웨어러블 분야에도 다양한 응용이 가능할 것으로 내다봤다. 

배수강 박사는 "고성능 그래픽-금속 복합구조체 전선을 위해서는 고품질의 다층 그래핀을 합성하는 기술이 매우 중요하다"며 "꿈의 신소재인 그래핀의 특성과 구리 전선의 장점을 융합해 고출력 전력 전송과 경량화라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있게 됐다"고 말했다.